Электрические аппараты
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
p>
По сравнению с твердометаллическими ЖМК обладают следующими преимуществами:
1.Малое переходное сопротивление и высокие допустимые плотности тока на поверхности раздела электроизоляционного материала. Полости корпуса заполнены жидким металлом 4 и соединяются между собой отверстием 5. Внутри полостей корпуса плавают пустотелые ферромагнитные цилиндры 6. При подаче напряжения на катушку 7 цилиндры 6 опускаются вниз. Жидкий металл поднимается и через отверстие 5 соединяет электроды / и 2, контактор включается.
По сравнению с твердометаллическими ЖМК обладают следующими преимуществами:
1.Малое переходное сопротивление и высокие допустимые плотности тока на поверхности раздела жидкий металлэлектрод (до 120А/мм2), что позволяет резкосократить габаритные размеры контактного узла и контактное нажатие, особенно при больших токах.
- Отсутствие вибрации, приваривания, залипания и окисления контактов при их коммутации.
- Высокая механическая и электрическая износостойкость ЖМК, что позволяет создавать аппараты с большим сроком службы.-
- Возможность разработки коммутационных аппаратов на новом принципе [автоматический восстанавливающийся предохранитель и др.] благодаря свойствам текучести жидкого металла.
- Возможность работы ЖМК при высоких внешних давлениях, высоких температурах, в глубоком вакууме.
К электрическим аппаратам обычно предъявляется требование сохранять работоспособность в интервале температур 40СС. Очевидно, что жидкий металл должен сохранять свое состояние в указанном интервале. Из известных материалов только ртуть находится в жидком виде при температуре ниже 0С и может быть в чистом виде пригодна для ЖМК. Высокая токсичность паров ртути существенно осложняет технологию ее применения.
В ЖМК перспективно применение диэлектрического или металлокерамического твердого каркаса, пропитанного жидким металлом.
Герметичные контакты (герконы)
Наименее надежным узлом электромагнитных реле является контактная система. Электрическая дуга или искра, образующиеся при размыкании и замыкании контактов, приводят к их быстрому разрушению. Этому также способствуют окислительные процессы и покрытие контактных поверхностей слоем пыли, влаги, грязи. Существенным недостатком электромагнитных реле является и наличие трущихся механических деталей, износ которых также сказывается на их работоспособности. Попытки разместить контакты и электромагнитный механизм в герметизированном объеме с инертным газом не приводят к положительным результатам из-за больших технологических и конструктивных трудностей, а также из-за того, что контакты при этом не защищаются от воздействия продуктов износа и старения изоляционных материалов. Другим недостатком электромагнитных реле является их инерционность, обусловленная значительной массой подвижных деталей. Для получения необходимого быстродействия приходится применять специальные схемы форсировки, что приводит к снижению надежности и росту потребляемой мощности.
Перечисленные недостатки электромагнитных реле привели к созданию реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами (герконами).
Простейшее герконовое реле с замыкающим контактом изображено на рис. 7.13, а. Контактные сердечники (КС) 1 и 2 изготавливаются из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (пермаллоя) и ввариваются в стеклянный герметичный баллон 3. Баллон заполнен инертным газом чистым азотом или азотом с небольшой (около 3 %) добавкой водорода. Давление газа внутри баллона составляет (0,40,6) 105 Па. Инертная среда предотвращает окисление КС. Баллон устанавливается в обмотке управления 4. При подаче тока в обмотку возникает магнитный поток Ф, который проходит по КС1 и 2 через рабочий зазор б между ними и замыкается по воздуху вокруг обмотки 4. Поток Ф при прохождении через рабочий зазор создает тяговую электромагнитную силу Рэ, которая, преодолевая упругость КС, соединяет их между собой. Для улучшения контактирования поверхности касания покрываются тонким слоем (250 мкм) золота, родия, палладия, рения, серебра и др.
При отключении обмотки магнитный поток и электромагнитная сила спадают и под действием сил упругости КС размыкаются. Таким образом, в герконовых реле отсутствуют детали, подверженные трению (места крепления якоря в электромагнитных реле), а КС одновременно выполняют функции магнитопровода, токопровода и пружины.
В связи с тем что контакты в герконе управляются магнитным полем, герконы называют магнитоуправляемыми контактами.
Рис. 7.13. Простейшее герконовое реле с симметричным замыкающим контактом
На основе герконов могут быть созданы также реле с размыкающими и переключающими контактами. В герконе с переключающим контактом (рис. 7.14, а) неподвижные КС 1, 3 и подвижный 2 размещены в баллоне 4. При появлении сильного магнитного поля КС 2 притягивается
Рис. 7.14. Переключающие герконы
к КС 1 и размыкается с КС 3. Один из КС переключающего геркона (например, 2) может быть выполнен из немагнитного материала (рис. 7.14,б). Герконовое реле (рис 11.4, в) имеет два подвижных КС 1, 2, два неподвижных КС 5, 6 и две обмотки управления 7, 8. При согласном включении обмоток замыкаются К